Étude hydrodynamique et modélisation des réacteurs à gazosiphon d'oxydation du cumène / par Éric Camarasa ; [sous la direction de Gabriel Wild]

Date :

Editeur / Publisher : [Lieu de publication inconnu] : [éditeur inconnu] , 2000

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : français / French

Catalogue Worldcat

Isopropylbenzène -- Oxydation

Hydrodynamique

Wild, Gabriel (Directeur de thèse / thesis advisor)

Institut national polytechnique de Lorraine (Organisme de soutenance / degree-grantor)

Résumé / Abstract : Un modèle général prédisant le comportement des réacteurs à gazospiphon d'oxydation du cumène a été développé. Le modèle inclut la cinétique de la réaction, le transfert de matière et l'hydrodynamique. Le modèle du film a été choisi afin de tenir compte d'une éventuelle accélération du flux d'absorption de l'oxygènee. La configuration de l'écoulement a été prise en compte et un modèle de cellules est utilisé pour décrire l'état de mélange des phases liquide et gaz. Les paramètres hdrodynamiques que sont le taux de vide et la vitesse de circulation du liquide, sont calculés avfec un modèle approprié qui repose sur des équations de bilan de forces et qui est ajusté au système industriel à l'aide de données expérimentales. L'étude expérimentale, faisant intervenir de nombreuses techniques de mesure, a été réalisée sur divers réacteurs (une colonne à bulles simple et trois réacteurs à gazosiphon) équipés avec différents distributeurs de gaz et en utilisant de l'eau, des solutions aqueuses alcooliques et le mélange organique industriel comme phases liquides. Une meilleure compréhension de l'influence des propriétés du liquide (en particulier le comportement coalescent) et de la distribution gazeuse sur l'hydrodynamique y compris les caractéristiques des bulles a été obtenue. Les régimes d'écoulement et les transitions de régime ont également été analysés avec différentes techniques de traitement de signal appliquées aux flucturations de pression. Finalement, le modèle général prédit les variations des concentrations et des paramètres hydrodynamiques le long du réacteur, il est ainsi capable de fournir une bonne description des réacteurs d'oxydation étudiés. L'analyse de sensibilité des paramètres et l'incorporation du modèle dans une procédure d'optimisation permettent d'aboutir à un certain nombre de règles de dimensionnement et de conduite des oxydeurs de cumène.

Résumé / Abstract : A complete model for prediction of cumene oxidation air-Iift reactors has been developed. The model includes reaction kinetics, mass transfer and hydrodynamics. The film model has been chosen to account for an eventual enhancement of the oxygen absorption rate. The flow configuration has been taken into account and the cell model approach is used to describe the liquid and gas phase mixing behavior. Hydrodynamic parameters as the gas hold-up and the liquid circulation velocity, are calculated with an adequate model based on momentum balance equations and adjusted to the industrial system with experimental data. Experimental work involving numerous measuring techniques has been conducted in several reactors (one simple bubble column and three air-lift reactors) equipped with different gas distributors and using water, water-alcohol solutions and the industrial organic mixture as the liquid phase. A better understanding of the influence of liquid properties (particularly the coalescing behavior) and of the gas distribution on bubble and hydrodynamic characteristics has been obtained. Flow regimes and regime transitions have also been examined using different techniques of signal analysis applied to pressure fluctuations. Finally, the complete model predicts the variations of concentration and hydrodynamic parameters along the reactor and so is able to provide a good description of the cumene oxidation reactors. By performing parameter sensitivity analysis and by incorporating the model into an optimization procedure, guidelines for design, operation and scale-up of such reactors are proposed.